《高一化学思维导图全部》

一、 物质的组成、结构与分类

1.1 物质的组成

• 元素
  • 概念：具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子的总称。
  • 种类：金属元素、非金属元素、稀有气体元素。
  • 表示方法：元素符号（如H, O, Na, Cl等）。
  • 含量：地壳中元素含量（O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg）。
• 原子
  • 概念：化学变化中的最小粒子。
  • 结构：原子核（质子、中子）和核外电子。
  • 原子序数 = 质子数 = 核电荷数 = 核外电子数（对于中性原子）。
  • 质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N）。
• 分子
  • 概念：由原子构成的保持物质化学性质的最小粒子。
  • 构成：同种原子（如O2、N2）或不同种原子（如H2O、CO2）。
  • 性质：保持物质的化学性质。
• 离子
  • 概念：带电荷的原子或原子团。
  • 阳离子：失去电子，带正电荷（如Na+、Mg2+）。
  • 阴离子：得到电子，带负电荷（如Cl-、O2-）。
• 原子团
  • 概念：在化学反应中相当于一个原子的原子集团（如SO42-、NO3-、NH4+）。

1.2 物质的结构

• 原子结构
  • 原子核外电子排布：电子层、能级（s、p、d、f）、电子云。
  • 价电子：最外层电子，决定元素的化学性质。
  • 原子结构示意图。
• 分子结构
  • 化学键：原子间强烈的相互作用。
    • 离子键：阴阳离子间的作用（如NaCl）。
    • 共价键：原子间共用电子对的作用（如H2O、CO2）。
      • 极性共价键：不同原子间形成的共价键（如H-Cl）。
      • 非极性共价键：相同原子间形成的共价键（如H-H）。
  • 分子式、结构式、电子式、结构简式。
• 晶体结构
  • 晶体：原子或离子按照一定规律在空间周期性排列形成的固体。
    • 离子晶体：离子键结合，熔点高，硬度大，导电性差（如NaCl）。
    • 原子晶体：共价键结合，熔点极高，硬度极大，导电性差（如金刚石）。
    • 分子晶体：分子间作用力结合，熔点低，硬度小，导电性差（如冰、干冰）。
    • 金属晶体：金属键结合，熔点各异，硬度各异，导电性好（如铜、铁）。
  • 非晶体：原子或离子排列不规则的固体（如玻璃）。

1.3 物质的分类

• 纯净物
  • 单质：由同种元素组成的纯净物（如O2、N2、Cu、Fe）。
    • 金属单质
    • 非金属单质
    • 稀有气体单质
  • 化合物：由不同种元素组成的纯净物（如H2O、CO2、NaCl）。
    • 氧化物：由两种元素组成，其中一种是氧元素（如H2O、CO2、Na2O）。
    • 酸：电离时产生的阳离子全部是氢离子（H+）的化合物（如HCl、H2SO4）。
    • 碱：电离时产生的阴离子全部是氢氧根离子（OH-）的化合物（如NaOH、Ca(OH)2）。
    • 盐：由金属离子（或铵根离子）和酸根离子构成的化合物（如NaCl、Na2SO4、NH4Cl）。
    • 有机物：含碳化合物（CO、CO2、碳酸盐等除外）。
• 混合物
  • 溶液：一种或多种物质分散到另一种物质里形成的均匀、稳定的混合物（如NaCl溶液）。
  • 胶体：分散质粒子直径在1-100nm之间的分散系（如Fe(OH)3胶体）。
  • 浊液：分散质粒子直径大于100nm的分散系（如泥水）。

二、 化学计量在实验中的应用

2.1 物质的量

• 概念： 表示含有一定数目粒子的集体。
• 单位： 摩尔（mol）。
• 阿伏伽德罗常数（NA）： 每摩尔物质所含的粒子数，约为6.02×10^23 mol^-1。
• 物质的量(n)、粒子数(N)与阿伏伽德罗常数(NA)的关系： n = N/NA。
• 摩尔质量(M)： 单位物质的量的物质所具有的质量，单位为g/mol。
• 物质的量(n)、质量(m)与摩尔质量(M)的关系： n = m/M。
• 气体摩尔体积(Vm)： 单位物质的量的气体所占的体积，单位为L/mol。标准状况下Vm ≈ 22.4 L/mol。
• 物质的量(n)、体积(V)与气体摩尔体积(Vm)的关系： n = V/Vm （适用于气体）。
• 物质的量浓度(c)： 单位体积溶液中所含溶质的物质的量，单位为mol/L。
• 物质的量(n)、体积(V)与物质的量浓度(c)的关系： c = n/V (V单位为升)。

2.2 溶液的配制

• 原理： 依据所需溶液的浓度和体积，计算所需溶质的质量或体积。
• 步骤：
  1. 计算：计算所需溶质的质量（固体）或体积（液体）。
  2. 称量/量取：用托盘天平称量固体溶质的质量，或用量筒量取液体溶质的体积。
  3. 溶解/稀释：将固体溶质溶解在少量水中，或将液体溶质稀释到所需体积。
  4. 转移：将溶解/稀释后的溶液转移到容量瓶中。
  5. 洗涤：用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2-3次，并将洗涤液转移到容量瓶中。
  6. 定容：加蒸馏水至离刻度线1-2cm处，用胶头滴管滴加蒸馏水至刻度线。
  7. 摇匀：盖好瓶塞，反复上下颠倒，摇匀。
• 注意事项：
  • 容量瓶的选择：根据所需溶液的体积选择合适规格的容量瓶。
  • 定容时视线要与刻度线平齐。
  • 洗涤液要全部转移到容量瓶中。

2.3 物质的分离和提纯

• 过滤： 分离不溶性固体和液体。
• 蒸发： 浓缩溶液或分离易挥发性溶质。
• 结晶： 从溶液中析出溶质晶体。
• 萃取： 用一种溶剂从另一种溶剂中提取某种溶质。
• 分液： 分离互不相溶的两种液体。
• 蒸馏： 分离沸点不同的液体混合物。
• 渗析： 分离胶体和溶液中的小分子或离子。

三、 重要的氧化还原反应

3.1 氧化还原反应的概念

• 氧化还原反应： 有电子转移（得失或偏移）的化学反应。
• 氧化： 失去电子（或电子对偏移）的过程，化合价升高。
• 还原： 得到电子（或电子对偏移）的过程，化合价降低。
• 氧化剂： 在反应中得到电子（化合价降低）的物质。
• 还原剂： 在反应中失去电子（化合价升高）的物质。
• 氧化产物： 还原剂被氧化后生成的物质。
• 还原产物： 氧化剂被还原后生成的物质。
• 氧化性： 氧化剂具有的性质，表现为得电子的能力。
• 还原性： 还原剂具有的性质，表现为失电子的能力。

3.2 氧化还原反应的判断

• 化合价升降： 判断依据是元素的化合价是否发生变化。
• 电子转移： 本质特征是电子的得失（或偏移）。

3.3 氧化还原反应的配平

• 化合价升降法： 依据得失电子总数相等配平氧化还原反应。

3.4 常见的氧化剂和还原剂

• 常见的氧化剂： O2, Cl2, HNO3, KMnO4, Fe3+等。
• 常见的还原剂： H2, C, CO, Al, Fe2+, SO2, 活泼金属等。

四、 元素及其化合物

（不同地区教材选用的具体元素及化合物内容可能有所不同，此处仅列举部分常见内容作为示例）

• 钠（Na）及其化合物
  • 物理性质：银白色金属，质软，熔点低。
  • 化学性质：活泼，易与氧气、水等反应。
  • 主要化合物：
    • 氧化钠（Na2O）：碱性氧化物。
    • 过氧化钠（Na2O2）：具有强氧化性，能与CO2和H2O反应生成O2。
    • 氢氧化钠（NaOH）：强碱，俗称烧碱、火碱、苛性钠，具有腐蚀性。
    • 碳酸钠（Na2CO3）：俗称纯碱、苏打。
    • 碳酸氢钠（NaHCO3）：俗称小苏打。
• 氯（Cl）及其化合物
  • 物理性质：黄绿色气体，有刺激性气味，有毒。
  • 化学性质：强氧化性，能与金属、非金属等反应。
  • 主要化合物：
    • 氯气（Cl2）：与水反应生成盐酸和次氯酸。
    • 盐酸（HCl）：强酸，具有腐蚀性。
    • 次氯酸（HClO）：弱酸，具有强氧化性和漂白性。
    • 氯化钠（NaCl）：食盐的主要成分。
• 铝（Al）及其化合物
  • 物理性质：银白色金属，质轻，具有良好的延展性。
  • 化学性质：具有两性，既能与酸反应，又能与强碱反应。
  • 主要化合物：
    • 氧化铝（Al2O3）：两性氧化物。
    • 氢氧化铝（Al(OH)3）：两性氢氧化物。

这只是高一化学一个较为全面的框架，具体细节还需要结合课本和老师讲解进行更深入的学习。每个模块都有大量的细节知识点需要掌握。

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